《计算机仿真技术》实验指导书电气与信息工程学院实验中心
计算机仿真技术是利用计算机科学和技术的成果建立被仿真对象的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统（尤其是复杂系统）的重要工具，是自动化、电气工程及其自动化本科专业的专业必选课。计算机仿真离不开基本的专业理论知识和计算机编程，因此学习本门课程可以使同学们巩固相关专业领域的基本知识、原理和方法，训练编程能力，掌握仿真的基本概念，并将仿真技术应用在专业领域分析、问题的解决上面，为今后进一步的学习、科研打下基础。
本实验课程注重实践和理论结合，在实验室上机完成全部课程。结合课程和专业特点，实验指导书选取了：熟悉MATLAB环境及基本运算、Matlab程序设计基本方法、MATLAB的图形绘制、Simulink建模与仿真、控制系统的分析（1）—时域分析、控制系统的分析（2）—根轨迹分析、控制系统的频率特性分析这几部分内容，作为学习仿真技术的主要内容。希望同学们在实验课前要做好预习工作，掌握基本方法和原理，实验课堂上做好每个实验，对实验结果要做好必要的记录和保存，课后认真完成实验报告。只要认真对待每一次实验练习，相信同学们在专业理论知识和编程仿真实践上真正会有所收获。
实验一熟悉MATLAB环境及基本运算 (3)
实验二Matlab程序设计基本方法 (8)
实验三MATLAB的图形绘制 (11)
实验四Simulink建模与仿真 (15)
实验五控制系统的分析（1）—时域分析 (22)
实验六控制系统的分析（2）—根轨迹分析 (25)
实验七控制系统的频率特性分析 (29)
实验八基于传递函数的控制器设计 (34)
实验一熟悉MATLAB环境及基本运算（验证性实验）
一、实验目的
1．熟悉MATLAB开发环境
2．掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算
二、实验原理
1.熟悉MATLAB环境
熟悉MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器文件和搜索路径浏览器。
3.MATLAB变量与运算符
变量命名规则如下：
（1）变量名可以由英语字母、数字和下划线组成
（2）变量名应以英文字母开头
（3）长度不大于31个
（4）区分大小写
MATLAB中设置了一些特殊的变量与常量，列于下表。
表1 MATLAB的特殊变量与常量
MATLAB运算符，通过下面几个表来说明MATLAB的各种常用运算符
表2 MATLAB算术运算符
表4 MATLAB逻辑运算符
4. MATLAB的一维、二维数组的访问
表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式
5. MATLAB的基本运算
表7 两种运算指令形式和实质内涵的异同表
6.MATLAB的常用函数
表8 标准数组生成函数
表9 数组操作函数
7.多项式运算
poly——产生特征多项式系数向量
roots——求多项式的根
p=poly2str(c,‘x’)—（将特征多项式系数向量c转换为以习惯方式显示是多项式）conv, convs——多项式乘运算
deconv——多项式除运算
polyder(p)——求p的微分
polyder(a, b)——求多项式a,b乘积的微分
[p,q]=polyder(p1,p2)——求解多项式p1/p2微分的有理分式
poly(p,A)——按数组运算规则求多项式p在自变量A的值
polym(p,A)——按矩阵运算规则求多项式p在自变量A的值
三、实验仪器设备与器材
计算机（安装有MATLAB软件平台）。
四、实验内容与步骤
1、新建一个文件夹（自己的名字命名）
2、启动MATLAB7，将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。方法如下：
3、保存，关闭对话框（要求抓取自己实验的图，插入到自己的实验报告中）
4、学习使用help 命令，例如在命令窗口输入help eye ，然后根据帮助说明，学习使用指令eye （其
它不会用的指令，依照此方法类推）
5、学习使用clc 、clear ，观察command window 、command history 和workspace 等窗口的变化结果。
6、练习使用MATLAB 的基本运算符、数组访问指令、标准数组生成函数和数组操作函数。 （1） 输入help rand ，然后随机生成一个2×6的数组，观察command window 、command history 和workspace 等窗口的变化结果。
（2）分别输入clc 、clear ，了解其功能和作用。
（3）输入C=1:2:20，则C （i ）表示什么？其中i=1,2,3, (10)
（4）输入A=[7 1 5；2 5 6；3 1 5]，B=[1 1 1; 2 2 2; 3 3 3]，在命令窗口中执行下列表达式，记录输出结果并说明其含义：
A(2, 3) A(:,2) A(3,:) A(:,1:2:3) A(:,3).*B(:,2) A(:,3)*B(2,:) A*B A.*B A^2 A.^2 B/A B./A
（5）二维数组的创建和访问，创建一个二维数组（4×8）A ， 查询数组A 第2行、第3列的元素， 查询数组A 第2行的所有元素，查询数组A 第6列的所有元素。
（6）使用表8列出的常用函数来创建二维矩阵（可通过help 方法，查看实例）。 7、多项式运算
（1）求多项式 3
()24p x x x =--的根、导数；
（2）已知 A=[1.2 3 5 0.9; 5 1.7 5 6; 3 9 0 1; 1 2 3 4] ，求矩阵 A 的特征多项式；
求特征多项式中未知数为 20 时的值。
五、实验结果（或数据）与分析
对于内容7多项式运算，试用笔算，并与利用MATLAB 仿真平台运算结果进行比较。 六、实验总结与思考
总结本实验内容，并思考MATLAB 仿真平台的功能、应用场合及发展前景。
